Устройство для тепловых испытаний летательных аппаратов Советский патент 1993 года по МПК G01M5/00 

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, в частности к средствам воспроизведения температурных полей в конструкциях летательных аппаратов, а также в образцах различных конструкционных материалов.

Цель изобретения - снижение неравномерности теплообмена и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез по А-А фиг.1.

Устройство для тепловых испытаний летательных аппаратов содержит коллектор 1 подвода газообразного теплоносителя к теплообменной поверхности 2, штуцер 3 с накидной гайкой 4, жесткие тяги 5, кожух 6 со съемным экраном 7, стакан 8 с радиаль- нымитрубками9, снабженными поворотными насадками 10 с косым срезом, рабочее колесо вентилятора с подвижными лопатками 11, полый сферический шарнир 12 с уплотнением 13.

Кожух 6 закреплен жесткими тягами 5 перпендикулярно коллектору 1. Кожух 6 мо00

о

ел со

жет быть выполнен в форме кругового цилиндра, по наружной поверхности которого установлен съемный экран 7. В съемном экране 7 сделан круговой вырез диаметром, равным внешнему диаметру кожуха, и обес- печивающий стыковку без зазора совокупности соседних экранов аналогичной формы в случае, когда их несколько.

Продольные оси кожуха 6 и стакана 8 совпадают. Лопатки 11 р абочего колеса рас- положены внутри кожуха 6 с необходимым зазором относительно его боковой поверхности. Донная часть стакана 8 сообщается с радиальными трубками 9. Они изогнуты в направлении от теплообменной поверхно- сти 2 и имеют со стороны, противоположной центру их изгиба, ряд насадков 10, расположенных как на боковой стороне радиальных трубок 9 с постоянным шагом, так и в их торце - поворотные насадки 10. Диаметр на- садков 10, расположенных на боковой стороне радиальных трубок 9, возрастает по мере увеличения радиуса удаления насадка 10 от оси стакана 8. Механизм перемещения выполнен в виде стакана 8 с трубками 9 с насадками 10. Противоположные концы трубок 9 кососимметрично изогнуты по касательным к многозаходной винтовой линии, определяемой числом п радиальных трубок 9 (п 2). Суммарная площадь среза всех насад ков 10 меньше площади поперечного сечения кожуха 6.

Работает устройство следующим образом.

Газообразный теплоноситель под регу- лируемым давлением поступает из коллектора 1 по штуцеру 3 и полому сферическому шарниру 12 во внутреннюю полость стакана 8. Из стакана теплоноситель поступает в радиальные трубки 9, истекая из ряда на- садков 10 на боковой стороне этих трубок, а также через устья поворотных насадков 10 с косым срезом. Противоположно направленные составляющие реакций струй на ра- диальные трубки 9 создают момент, приводящий во вращение стакан 8 с радиальными трубками 9 и рабочее колесо вентилятора. Вертикальные составляющие этих реакций, суммируясь с реакциями струй, истекающих из насадков на боковой стороне радиальных трубок 9, создают осевое усилие, прижимающее сферический шарнир 12 стакана 8 через уплотнение 13 к штуцеру 3, герметизируя систему.

Таким образом, теплообменная поверх- ность конструкции летательного аппарата подвергается воздействию вращающейся системы струй теплоносителя. Предварительный выбор размеров насадков, расстояния до теплообменной поверхности и угла

установки концевых поворотных насадков обеспечивают заданные условия теплообмена по равномерности и интенсивности. Изменение углов установки подвижных лопаток 11 рабочего колеса вентилятора по- зволяет регулировать вынужденную эвакуацию отработавшего теплоносителя через ко жух 6 при закрытых экранах 7, исключающих нежелательный подсос вещества из окружающего пространства. В зависимости от требований на проведение испытаний подвижные лопатки 11 могут быть установлены в положение, обеспечивающее приток окружающего воздуха к теплообменной поверхности 2 с организацией эвакуации отработавшего теплоносителя у наружной поверхности кожуха 6 (в этом экран 7 должен быть демонтирован).

Отметим, что при необходимости из подобных устройств могут создаваться практически не ограниченные по площади установки, обеспечивающие различные (или одинаковые) условия струйного теплообмена в различных зонах. Проведенные в ЦАГИ расчетные исследования предлагаемого устройства показали возможность расширения функциональных возможностей экспериментальных установок, создаваемых на его базе. Это достигается возможностью использования устройства как в режиме теплообмена с эвакуацией от работавшего теплоносителя, так и в режиме протока в зону теплообмена окружающего воздуха с сохранением возможности естественной эвакуации отработавшего теплоносителя вдоль внешней поверхности кожуха. Кроме того, показана возможность практически неограниченного изменения рабочей высоты установки (в режиме притока в зону теплообмена окружающего воздуха), что однозначно приводит к предельному снижению неравномерности струйного теплообмена (с учетом взаимного переключения теплообменной поверхности и системы струй теплоносителя).

Формула изобретения Устройство для тепловых испытаний летательных аппаратов, содержащее коллектор подвода газообразного теплоносителя к теплообменной поверхности через насадки, экран и механизм перемещения насадков относительно теплообменной поверхности, отличающееся тем, что, с целью снижения неравномерности теплообмена и расширения функциональных возможностей устройства, оно снабжено закрепленным жесткими тягами перпендикулярно к коллектору кожухом, выполненным в вид кругового цилиндра, стаканом,расположенным вдоль его продольной оси и соединенным через полый сферический шарнир с коллектором, закрепленным в средней части стакана рабочим колесом вентилятора с подвижными лопатками, размещенными симметрично внутри кожуха с зазором от его боковой поверхности, при этом экран выполнен съемным и расположен с наружной стороны кожуха по его окружности, механизм перемещения насадков выполнен в виде соединенных с донной частью стакана изогнутых в направлении оттеплообменной

поверхности радиальных трубок, на торцевой поверхности которых расположены поворотные насадки с косым.срезом, обращенным в сторону теплообменной поверхности, а на боковой поверхности вдоль одной и той же образующей равномерно - насадки с диаметрами, возрастающими по мере увеличения радиуса удаления насадка от оси стакана, причем суммарная площадь среза всех насадков меньше площади поперечного сечения кожуха.

Изобретение относится к экспериментальной технике. Цель изобретения - снижение неравномерности теплообмена и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство для тепловых испытаний летательных аппаратов содержит коллектор 1 подвода газообразного теплоносителя к теплообменной поверхности через насадки 10, экран 7 и механизм, обеспечивающий взаимное перемещение поверхности. Перпендикулярно к коллектору закреплен жесткими тягами 5 кожух 6 в форме кругового цилиндра, по наружной поверхности которого установлен сьемный экран 7. Вдоль продольной оси кожуха 6 к коллектору 1 через полый сферический шарнир 12 подсоединен стакан 8, в средней части которого закреплено рабочее колесо вентилятора с подвижными лопатками 11. Донная часть стакана сообщается с изогнутыми в направлении ot теплообменной поверхности радиальными трубками 9 с насадками 10, расположенными вдоль одной и той же образующей равномерно, с возрастающим в радиальном направлении размером диаметра. Диаметрально противоположные концы трубок кососимметрично изогнуты по направлениям касательных многозаходной винтовой линии и снабжены поворотными насадками 10 с косым срезом, обращенным в сторону теплообменной поверхности. Суммарная площадь среза всех насадков меньше площади поперечного сечения кожуха. 2 ил.